基于积分调节算法的光伏电池负荷功率跟踪控制

随着光伏发电系统和微电网的普遍应用,在微电网孤岛运行时,光伏发电功率与负荷额定功率不匹配的问题日益突出。通过研究光伏电池输出功率特性,提出一种基于积分调节算法的光伏电池负荷功率跟踪控制策略。在孤岛模式下可实现光伏发电系统输出功率在容量范围内自动跟踪微电网负荷所需额定功率,从而满足微电网孤岛运行模式下功率平衡的要求。最后通过构建的额定功率为100 kW的光伏微电网动模试验平台验证了所提控制策略的可行性。所得研究成果可为无电地区利用太阳能发电就地解决负荷供电的稳定性问题提供技术参考。

基于积分调节的光伏孤岛运行与负荷跟踪控制

随着光伏发电系统和微电网的普遍应用,在微电网孤岛运行时,光伏发电功率与负荷额定功率不匹配的问题日益突出。通过研究光伏电池输出功率特性,提出一种基于积分调节算法的光伏电池负荷功率跟踪控制策略,实现在孤岛模式下光伏发电系统输出功率在容量范围内自动跟踪微电网负荷所需额定功率,从而满足微电网孤岛运行模式下功率平衡的要求。最后通过构建的额定功率为100 kW的光伏微电网动模实验平台验证了所提控制策略的可行性。

未来电网运行形态研究

电网的运行形态指电网的运行和调度方式,它描述了电网中能量和信息的流动情况。未来电网运行形态的研究是对现阶段电网发展方向的一种预测,其结果将为电网规划设计、设备研发和标准制定提供战略参考。本文回顾了电网运行形态的发展历史,并在分析电网发展驱动因素的基础上,结合对未来电网在供应侧与需求侧重大结构变化的预测,设计了未来电网的运行形态。研究表明,需求侧的发展与变化将是未来电网运行和调度的重要特点,它使得未来电网中能量和信息的流动形式更为灵活同时也更为复杂。这样一种未来电网运行形态的实现,依赖于需求侧响应、微电网等关键技术的支撑。

逆变器并联功率解耦及鲁棒下垂控制方法研究

低压微电网线路阻性成分较大,下垂控制的功率耦合问题严重,基于坐标变换的虚拟功率下垂控制可以消除有功和无功功率控制的耦合问题,但虚拟无功功率的分配会受线路阻抗的影响,无法保证并联逆变器功率的合理分配。针对目前虚拟功率下垂控制方法的不足,提出基于该方法的功率鲁棒下垂控制策略,通过在传统逆变器电压电流双闭环控制的基础上增加公共耦合点电压有效值的反馈控制,使虚拟无功功率的分配不受线路阻抗影响,进而实现有功功率和无功功率的比例分配。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。

小波包分析与神经网络的微电网线路故障诊断

在微电网并网运行过程中,如果未能及时检测出线路故障,会导致微电网退出并网运行状态,严重时可造成系统解列崩溃。为了实现对微电网内部线路故障类型以及故障相别的识别,对微电网内部线路智能化故障诊断进行了研究,提出将小波包分析与径向基神经网络结合应用在微电网内部线路故障诊断中。首先,将微电网三相输出电压信号通过三层小波包分解得到电压重构信号,并计算其小波包能量熵;其次,将三相电压重构信号的小波包能量熵组成一组特征向量作为径向基神经网络的输入;最后,通过训练好的径向基函数神经网络完成识别故障类型以及故障相别的功能。仿真结果表明,将该方法应用在微电网内部线路故障诊断,准确率达到了97%以上,满足了智能化故障诊断的要求,提高了微电网在运行过程的可靠性。该方法在微电网内部线路故障诊断领域具有良好的应用前景,也为将来通过搭建硬件电路完成基于小波包分析与径向基神经网络的微电网内部线路智能化故障诊断提供了理论基础。

基于虚拟同步发电机技术的改进微网下垂控制

采用虚拟同步发电机技术模拟真实同步发电机的旋转惯性和阻尼分量,使得逆变器具有类似于真实发电机所具有的转子特性,从而使得逆变器的输出频率具有一定的抗扰动能力。通过对VSG的阻尼系数D的改进,在控制层面实现了虚拟阻尼的动态变化,在减少频率波动的前提下减小了系统的动态变化时间,并且结合了改进有功-频率控制和电压-无功下垂控制,算例仿真表明,所提控制方法改善了系统的动态频率特性和母线电压水平,取得了良好的控制效果。

含风光柴蓄的海岛独立微电网多目标优化调度方法

针对独立微电网运行中的优化调度问题展开研究。介绍了独立微电网的典型结构、组成单元功能;综合分析光伏和风力发电、柴油机发电及储能系统等多方面的运行特性,提出考虑柴油机发电费用和蓄电池循环电量的多目标优化调度数学模型;构造含蓄电池充放电功率及SOC范围、柴油机发电功率、系统功率平衡的约束条件;在此基础上,通过NSGA-II算法对多目标优化模型进行求解。结合具体算例,在不同日照和风力条件下,获得多组Pareto最优解集;从中选取典型调度方案,分析各组件功率,验证了模型的合理性。

风/光/柴多能互补发电系统优化配置研究

为实现风/光/柴多能互补发电系统的经济运行,应用启发式算法以分布式发电投资、运行费用、向输电系统直接购电费用以及考虑环境因素费用总和最小为优化目标,分别对并网型和离网型两种情况进行规划和运行的综合分析,从而确定各DG类型的最优投入容量。研究结果表明:该模型可以全面评估分布式发电的经济性能,并对不同运行方式给出相应的最优配置方案,从而极大地提高系统的供电可靠性和经济可行性。

面向微电网的混合滤波器控制策略及参数设计

微电网不仅合理有效解决了大电网与分布式电源之间的融合问题,而且充分发掘了分布式电源的各项优势。微电网中的分布式电源基本上都需要通过电力电子设备与大电网进行接口,而这些电力电子设备又会对电网带来谐波问题。因此,如何对微电网的谐波进行合理控制具有重要研究意义。首先指出滤波系统应用于微电网环境下所面临的问题与挑战,进而对一种非常适用于微电网谐波治理的混合滤波器控制策略及其参数设计原则进行了研究,最后通过实验结果验证了所提出的控制策略及系统参数选择的合理性。

直流微网中超级电容器储能系统控制方法研究

直流微网有利于光伏等可再生能源的接入,便于为直流负荷提供电能,节约成本。但直流微网易受到新能源出力和负载波动影响,存在运行不稳定、电能质量差等缺点。本文提出一种用于双向DC/DC电路中的滑模变结构控制方法,该方法可应用于孤岛运行和并网运行2种方式控制。在Matlab/Simulink平台上分别搭建了孤岛光伏供电系统和并网光伏系统的直流微网仿真系统,仿真结果表明该方法可以提高供电电能质量,提高直流微网电压质量,此结果验证了控制方法的鲁棒性和有效性。

基于独立光储直流微网能量管理控制的研究

根据光伏电池和蓄电池特征,改进并完善了一种适合直流微网的多模式运行能量管理控制策略,能量管理系统根据光伏电池、蓄电池和直流母线不同的工作情况,控制其各自变换器运行在合适的相应模式下,以确保直流微网稳定运行。搭建基于可编程逻辑控制器(PLC)为主控系统的光储直流微网的实验平台,通过对跨接在直流母线上阻性负载的投切和光伏电池输出功率的变化验证了系统的稳定性和可靠性。

直流微网中的ZigBee通信及以太网网关设计

为实现直流微网中的多个变流设备的通信,进而实现直流微网的监控和能量管理,提出了基于ZigBee无线传感器网络和以太网的通信方案。系统采用JN5139实现了多个变流设备、协调器之间的ZigBee通信;在协调器中,结合CP2200以太网控制芯片,实现了协调器与监控主机之间的以太网通信。经试验表明,本方案组网灵活、施工维护方便;在协调器中采用ZigBee芯片和以太网芯片直接连接,减少中间环节,提高了系统的整体通信效果。

微电网运行与平滑切换的控制策略

将微电网的运行过程分为4个阶段,对每个运行阶段设计了详细的控制策略,通过中心控制器的控制调度,解决了微网内的功率平衡,由并网到离网的平滑切换以及重要负荷不间断供电等技术难题。

低压微电网平滑切换控制策略研究

为了避免微电网并网与孤岛运行模式控制策略的切换,实现微电网并网模式和孤岛模式之间的平滑切换,研究在低压微电网下垂特性的基础上,提出了一种采用外环功率控制和内环电压电流双环控制的三环控制策略,实现并网时基于下垂控制的间接恒功率控制,孤岛时分布式电源自动调节功率输出,并设计了微电网同步并网控制器,有效地减少了微电网过渡过程产生的冲击。仿真结果表明,所提微电网逆变器控制策略运行稳定,运行模式之间能平滑切换。

微电网中基于公共负荷侧电压的改进下垂控制

针对多逆变器并联的微电网系统,以均匀分配各逆变器无功功率,减少各逆变器输出电压降落为目标,文章对改进传统下垂控制方法展开了研究。首先在分析了传统下垂控制方法分配逆变器无功功率不均匀机理的基础上,提出了一种引入公共负荷侧电压反馈的下垂控制方法;然后小信号分析方法对该策略进行建模,为系统参数设定提供了理论依据;最后通过MATLAB仿真来验证本文的控制策略,仿真结果显示,在不影响有功负荷在分布式电源间分配的情况下,能够改善分布式电源间无功出力的分配关系,提高微电网的供电质量。

微电网互联运行的分时优化与实时控制方法

将相邻的孤立微电网互联运行,可促进资源的时空互补与运行优化。提出互联微电网分时优化调度与实时协调控制相结合的运行方法,旨在降低系统发电成本,提高运行稳定性。在分时优化调度层面,基于超短期预测结果,以全系统发电成本最低为目标,提出考虑资源时空互补特性的优化调度方法;在实时协调控制层面,针对风、光、负荷的随机性而引起的功率波动问题,提出基于动态下垂控制的联络线定功率控制方法,使功率波动量得到经济合理分配。算例验证了分时优化调度方法可促进资源互补、降低运行成本,实时仿真结果验证了动态下垂控制策略可有效实现联络线定功率控制。

改善功率分配及电能质量的微电网分层控制策略

采用传统下垂控制的多微源逆变器在独立运行时,由于线路阻抗的影响,各微源无法按容量比例精确分配负荷无功功率。为了提高系统的无功功率分配精度,文章在深入分析逆变器总阻抗对负载功率分配影响的基础上,指出逆变器总阻抗和额定容量成反比是实现功率合理分配的充要条件,于是提出了一种微电网分层控制策略。第一层控制设计了基于旋转坐标系的虚拟阻抗,以消除微电网中的有功功率和无功功率耦合现象,同时还可以改善无功功率分配性能;第二层中央控制器通过向第一层控制反馈无功功率调节量,进一步实现了无功功率的无差分配,此外,对系统频率和母线电压进行调整,从而优化了系统的电能质量。基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了两台微源并联模型,仿真结果对比图验证了文中所述控制策略的正确性和可行性。

退役动力锂电池在光储微电网的集成与应用

为实现退役动力锂电池在光储微电网系统中的集成与应用,从整包利用的角度出发,检查80 V-60 A·h电池包的外观、铭牌、开路电压、BMS通讯情况对其进行初选,通过充放电测试对电池包完成二次筛选,并依据容量大小对电池进行分组,结合多通道储能变流器将电池成组,应用于光储微网系统中。结果显示:80个电池包有8个存在外观、开路电压和BMS通讯问题,22个存在容量和CD-OCV曲线异常。剩余50个电池包容量最大值为49.46 A·h,容量最小值为45.58 A·h,极差值为3.88 A·h,占额定容量的6.5%,一致性较好;在0.1、0.2、0.3、0.5 C等不同倍率下对电池进行充放电,成组后的电池CD-OCV曲线离散度较小;按0.05 C倍率充电、0.1 C倍率放电进行削峰填谷,充电量为111 kW·h,放电量为103 kW·h,转化效率92.79%。表明筛选和成组后的电池充放电性能正常,具备梯次利用价值。

光储联合运行模式下的储能变流器及控制策略研究

储能设备作为微电网不可或缺的部分,起到平滑功率波动,孤网运行电压支撑的作用。采用多相交错式结构搭建储能变流器,联合光伏发电系统建立微电网模型,分析了多相交错式变流器的优越性能以及参与微网运行的控制策略,最后通过PSCAD/EMTDC仿真验证了控制策略的可行性。

双向DC/DC变换器在直流微网中的应用

为了降低直流微网母线电压的波动,提出基于双向DC/DC变换器的储能控制策略。运用直流母线电压外环,双向DC/DC变换器电感电流内环的控制方法实现直流微网与储能系统之间能量的双向流动。在系统电压产生波动时能够恢复到正常工作电压状态。通过仿真验证所提控制策略的正确性。仿真表明储能系统通过控制策略可以实现能量的双向传递。并且当电压突变时,储能系统可以使直流母线电压稳定,提高了系统可靠性。